JP6762013B2 - 流量計測装置および流量計測方法 - Google Patents
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Description
このように超音波発振子および受信子を配管内に設置する場合、鋼管に貫通穴を設けた専用のフランジ付測定部を挿入する必要があるため、運転中のプラントを一旦停止させ、配管を切断する作業が必要となる。
発明者らは、配管内を流れる高温流体の流量と該流量に対応した超音波の音響強度分布の空間移動量との間に相関関係が存在するとの知見を得た。
本実施形態の流量計測装置では、上記相関関係を規定した複数種類のデータ(グラフ)を予め作成し、測定対象となる配管内で上記空間移動量を実測することで、上記データに基づいて配管内を流れる高温流体の流量を簡便に算出可能とした。以下、本実施形態に係る流量計測装置の構成について説明する。
本実施形態に係る流量計測装置100は、図1に示すように、超音波トランスデューサ1と、制御部2とを備えている。図1において、配管10は、蒸気製造装置20(ボイラーなど)と負荷設備30との間に配設されている。蒸気製造装置20からの蒸気が配管10を流れ、負荷設備30に送られる。負荷設備30において、蒸気又は蒸気の熱が利用される。負荷設備30から排出された蒸気はドレンとして回収され、還水槽(不図示)に集約された後、蒸気製造装置20に再度給水される。
なお、以下、図2において、配管10内に蒸気の流れが生じていない場合に配管10の内部を伝搬する超音波Pを超音波P1と示し、配管10内に蒸気の流れが生じている場合に配管10の内部を伝搬する超音波Pを超音波P2と示す。
温度検出部27は、各センサー23〜25の温度を検出可能である。温度検出部27は制御部2に電気的に接続されており、検出結果を制御部2に送信する。
超音波受信センサー26の受信結果は制御部2に送信される。
よって、配管の曲率に影響される屈折や反射が抑えるので、信号強度を向上させることができる。また、超音波受信センサー26が曲面センサーから構成されるため、配管の中心に収束した超音波を良好に受信することができる。これにより、信頼性の高いグラフを作成可能となる。
なお、後述する信号強度曲線Pdは、第2受信センサー24の検出感度が低下していない場合、すなわち、各センサー間に温度差が生じていない場合の信号強度曲線に相当する。
はじめに、制御部2は蒸気製造装置20から配管10を介して負荷設備30への蒸気の供給を開始する。
CPU44は、メモリ45に保持されたデータ(第2受信センサー24の温度と該温度に対応した検出値との関係を規定したデータ)の中から基準温度に対応する値を読み出し、第2受信センサー24の検出値を読み出した値に変更(補正)する(補正ステップ)。
よって、蒸気等の高温流体の流量をタフト法により精度良く計測可能な流量計測装置100および流量計測方法を提供できる。
Claims (14)
- タフト法を用いて配管の内部を流れる高温流体の流量を計測する流量計測装置であって、
前記配管の表面に設置され、前記配管の内部に向けて超音波を発振する超音波発振部と、前記超音波を受信する超音波受信部と、を有する超音波トランスデューサと、
前記超音波受信部の受信結果に基づいて、前記高温流体の流量を算出する流量算出部と、を備え、
前記超音波受信部は、前記配管の軸方向に沿って並ぶ三つ以上の受信センサーを含み、
前記流量算出部は、少なくとも一つの前記受信センサーの検出値を、所定の基準温度に対応した値に補正し、補正後の検出値を用いて前記高温流体の流量を算出する
ことを特徴する流量計測装置。 - 前記三つ以上の受信センサーの温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記流量算出部は、前記温度検出部の検出結果に基づいて前記所定の基準温度を設定する
ことを特徴とする請求項1に記載の流量計測装置。 - 前記流量算出部は、前記三つ以上の受信センサーのうち前記軸方向の両端に位置する二つの受信センサーの少なくとも一方の温度から前記所定の基準温度を設定し、該二つの受信センサーに挟まれた前記受信センサーの検出値を補正する
ことを特徴とする請求項2に記載の流量計測装置。 - 前記流量算出部は、前記三つ以上の受信センサーのうち前記所定の基準温度よりも温度が高いセンサーの検出値を補正する
ことを特徴とする請求項2に記載の流量計測装置。 - 前記超音波受信部は、前記三つ以上の受信センサーをユニット化した構造からなる
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の流量計測装置。 - 少なくとも前記超音波発振部が前記超音波を前記配管の中心に収束させる収束手段を有する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の流量計測装置。 - 前記収束手段は、前記超音波の発振面が前記配管の外面に対応した曲率を有する
ことを特徴とする請求項6に記載の流量計測装置。 - タフト法を用いて配管の内部を流れる高温流体の流量を計測する流量計測方法であって、
前記配管の内部に向けて超音波を発振する超音波発振部と前記超音波を受信する超音波受信部とを有する超音波トランスデューサを前記配管の表面に設置するとともに、前記超音波受信部の受信結果に基づき、前記高温流体の流量を算出する流量算出工程を備え、
前記超音波受信部は、前記配管の軸方向に沿って並ぶ三つ以上の受信センサーを含み、
前記流量算出工程は、少なくとも一つの前記受信センサーの検出値を、所定の基準温度に対応した値に補正し、補正後の検出値に基づいて前記高温流体の流量を算出する補正ステップを含む
ことを特徴とする流量計測方法。 - 前記流量算出工程は、前記三つ以上の受信センサーの温度を検出する温度検出ステップをさらに含み、
前記補正ステップにおいては、前記温度検出ステップの検出結果に基づいて前記所定の基準温度を設定する
ことを特徴とする請求項8に記載の流量計測方法。 - 前記補正ステップにおいては、前記三つ以上の受信センサーのうち前記軸方向の両端に位置する二つの受信センサーの少なくとも一方の温度から前記所定の基準温度を設定し、該二つの受信センサーに挟まれた前記受信センサーの検出値を補正する
ことを特徴とする請求項9に記載の流量計測方法。 - 前記補正ステップにおいては、前記三つ以上の受信センサーのうち前記所定の基準温度よりも温度が高いセンサーの検出値を補正する
ことを特徴とする請求項9に記載の流量計測方法。 - 前記超音波受信部として、前記三つ以上の受信センサーをユニット化した構造からなるものを用いる
ことを特徴とする請求項8乃至11のいずれか一項に記載の流量計測方法。 - 流量算出工程においては、前記超音波トランスデューサとして、前記超音波発振部が前記超音波を前記配管の中心に収束させる収束手段を有したものを用いる
ことを特徴とする請求項8乃至12のいずれか一項に記載の流量計測方法。 - 前記収束手段として、前記超音波の発振面が前記配管の外面に対応した曲率を有するものを用いる
ことを特徴とする請求項13に記載の流量計測方法。
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